浅谈测定锅炉低浓度颗粒物采样嘴的选择

浅谈测定锅炉低浓度颗粒物采样嘴的选

择

摘要：锅炉废气的监测是一项要求严格且操作较为复杂的工作，不仅涉及到

的监测环节较多，而且对现场监测人员的技术水平以及对于不同工况的随机应变

能力也有着较高的要求。本篇文章主要针对一般企业常用的燃油、燃气锅炉废气

监测中低浓度颗粒物的测定如何选择合适入口直径的采样嘴，既能满足标准[1]要

求准确地测定锅炉废气中低浓度颗粒物浓度，又能节约现场监测时长，提升日常

工作效率。

关键词：锅炉；低浓度颗粒物；采样嘴选择

1 前言

随着工业产业发展越来越快，我国经济也迎来了前所未有的机遇，然而工业

生产排放的大量废气也给环保工作带来了极大的挑战。锅炉是工业生产中重要的

热能动力设备，我国也是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。随着区域排放标

准[2]要求的日益严格，多数工业企业放弃使用煤炭作为锅炉燃料，燃油、燃气锅

炉成为目前热能动力设备的最优选择。近年来，公众对于雾霾天气的关注都越来

越高，PM10、PM2.5浓度的不断增加是雾霾天气形成的重要原因之一，而锅炉烟尘

的排放正是PM10、PM2.5浓度的最大贡献者之一。本篇文章通过查阅相关资料并结

合自身实际工作经验，对锅炉低浓度颗粒物监测使用的采样嘴入口直径进行选择，高效且准确地测定锅炉废气中低浓度颗粒物浓度，为环保部门的日常监管提供数

据支撑，从而能有效提升区域大气环境管理质量，进而有助于实现我国可持续发

展战略目标[3]。

2 监测部分

2.1 仪器

2.1.1 自动烟尘测试仪（崂应3012H）

2.1.2 高湿低浓度烟尘采样管（ZR-D09EL）

2.1.3 烟气分析仪（testo 350）

2.1.4 智能高精度综合标准仪（崂应8040）

2.1.5 阻容法烟气含湿量检测器（崂应1062A）

2.1.6 绝压仪（testo 511）

2.1.7 恒温恒湿称重系统（WRLDN-5900）

2.1.8 电子天平（MS105DU）

2.1.9 电热鼓风干燥箱（GZX-9076 MBE）

2.2 耗材

2.2.1 低浓度颗粒物采样嘴（8.0mm、10.0mm）

2.2.2 石英滤膜（47±0.25mm）

2.2.3 氧气标气（4.92%）

2.3 采样前处理及称量

在去离子水介质中用超声波清洗前弯管、密封铝圈和不锈钢托网，清洗5min 后再用去离子水冲洗干净，以去除各部件上可能吸附的颗粒物。然后将上述部件放置在电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度110℃，时间1h。石英滤膜同样放置在在电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度180℃，时间1h。

冷却后将滤膜和不锈钢托网用密封铝圈同前弯管封装在一起，放入恒温恒湿称重系统中平衡24h。

在恒温恒湿称重系统内用天平对平衡后的采样头进行称重，每个样品称量2次，每次称量间隔大于1h，2次称量结果间最大偏差在0.20mg以内，记录称量

结果，以2次称量的平均值作为称量结果。如果同一采样头2次称量中的质量差

大于0.20mg，将该采样头重新平衡24h后再称量。如果第三次平衡后称重的质量

同上次称量的质量差仍大于0.20mg，在确认平衡称量仪器和操作正确后，该采样

头作废，重新制备。

2.4 样品采集

本次监测选择上海市内一家电镀生产企业，全天稳定生产，使用锅炉作为热

能动力设备，锅炉燃料为柴油，单台出力为5t/h。排气筒高度为12m，直径为

60cm，测孔位于垂直管段上，满足距烟道的弯头、阀门和其他变径管的下游方向

不小于6倍直径和距上述部位的上游方向不小于3倍直径[4]。监测过程中锅炉实

测出力占设计出力的75%。

2.4.1 到达锅炉现场后，首先佩戴好安全防护装备，确保采样过程安全，监

测仪器摆放稳固，方便现场操作。

2.4.2 使用智能高精度综合标准仪对烟尘仪流量进行校准；使用氧气标气对

烟气分析仪进行标定。

2.4.3 正确连接监测仪器，接通电源后对整套管路的气密性进行检查，检漏

应符合GB/T 16157中系统现场检漏的要求[5]。

2.4.5 使用阻容法烟气含湿量检测器测量烟气的含湿量，测量原理是阻容法。阻容枪连接电源加热至80℃后放入烟道中心堵严测孔开始测量，待数据稳定后直

接读数，一般读数稳定时间约5-10min。

2.4.6 使用绝压仪测量现场大气压，同时将量好的烟道尺寸以及含湿量数据

输入到烟尘仪中，按照仪器给定的布点要求在采样管上做好标记。

2.4.7 对烟尘仪进行压力调零后，将采样管放入烟道测孔，预测各测点的废

气流速，测量完毕后烟尘仪会自动计算并推荐采样嘴。本次预测平均流速为

8.2m/s，仪器推荐采样嘴直径为8.0mm。

2.4.8 将采样嘴直径为8.0mm的采样头装入采样管，记录样品编号后将采样管背对气流方向插入测孔中进行烟尘采样，测孔堵严不漏气，设置等速采样启动烟尘仪，同时将采样嘴方向正对气流，该点采样结束后迅速移动至采样管上做好标记的下一个采样点，各点采样时间相同，直至样品采样完成。烟尘采样期间同步使用烟气分析仪测量烟气的含氧量，每分钟记录数据，连续测量5分钟的平均值作为一组有效数据，一个小时内等时间间隔测试3组有效数据。

2.4.9 将采样嘴直径为10.0mm的采样头装入采样管,记录样品编号后重复2.4.8的采样步骤，完成样品采样。2种尺寸的采样嘴分别采样3组样品，并在采样完成后分别采集2种尺寸采样嘴的全程序空白样作为本次采样的质量控制。

2.5 采样后处理及称量

将采样后的采样头运回实验室后，在通风橱中用蘸有丙酮的石英棉对采样头外表面进行擦拭清洗。完成后将采样头放入电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度110℃，时间1h。待采样头干燥冷却后放入恒温恒湿称重系统中平衡24h，保证采样前后恒温恒湿系统中平衡条件不变。

平衡完成后的采样头，在在恒温恒湿称重系统内用天平进行称重，称重步骤的要求和采样前称重保持一致。称重完成后对采样头进行检查，检查是否存在滤膜破损或其他异常情况，若存在异常情况，则样品无效。

2.6 数据处理

颗粒物浓度计算公式如下：

式中：C nd——颗粒物浓度，mg/m3

m——样品所得颗粒物量，mg

V nd——标准状态下干采气体积，m3

颗粒物基准氧含量排放浓度计算公式如下：